粤教版 (2019)选择性必修 第一册第一节 光的折射定律备课ppt课件

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1.理解光的折射定律、折射率的物理意义,知道折射率与光速的关系.(物理观念)2.会根据光的折射定律作出光路图,并能用来解释和计算有关问题.(科学思维)
一、光的折射定律1.内容:如图所示,当光线从空气射入介质时,发生折射,折射光线、入射光线和法线在同一平面内,折射光线和入射光线分别位于法线的两侧;入射角i的正弦值跟折射角γ的正弦值成正比.
想一想入射角增大,折射角怎么变?提示 折射角也增大.
二、折射率1.物理意义:反映介质的光学性质的物理量.2.定义:光从真空射入某种介质发生折射时,入射角i的正弦值与折射角γ的正弦值之比n,叫作这种介质的折射率,即
3.决定因素:折射率与介质的自身性质有关,与入射角的大小无关.
4.折射率与光速的关系:折射率n与光在介质中的传播速度v的关系为
5.特点:所有介质的折射率都大于1.
想一想是否可以由折射率的定义式n= 得出介质的折射率与入射角i的正弦值成正比,与折射角γ的正弦值成反比?提示 不可以.折射率n由介质的性质决定,与入射角i和折射角γ无关.
1.正误判断,判断结果为错误的小题请说明原因.(1)光从一种介质进入另一种介质时传播方向就会变化.(　　)答案 ×解析 如果光垂直分界面入射时,光的传播方向就不会变化.(2)介质的密度越大,其折射率一定也越大.(　　)答案 ×解析 介质的折射率与介质的密度没有必然联系,密度大,其折射率不一定大.
(3)光从真空斜射入任何介质时,入射角均大于折射角.(　　)答案 √(4)折射定律是确定折射光线位置的规律.(　　)答案 √(5)当光从空气垂直进入水中时,水的折射率为0.(　　)答案 ×解析 折射率由介质本身决定.
2.(多选)如图所示,光在真空和某介质的界面MN上发生折射,由图可知(　　)A.光是从真空射入介质的B.光是由介质射入真空的C.介质的折射率为D.反射光线与折射光线的夹角为90°
3.若某一介质的折射率较大,那么光在该介质中的速度较　　　　　. 
解析 由n= 可知,介质的折射率越大,光在该介质中的速度越小.
有经验的渔民叉鱼时,不是正对着看到的鱼去叉,而是对着所看到鱼的下方叉,如图所示.你知道这是为什么吗?
要点提示 从鱼身上反射的光线由水中进入空气时,在水面上发生折射,折射角大于入射角,折射光线进入人眼,人眼逆着折射光线的方向看去,就会觉得鱼变浅了,眼睛看到的是鱼的虚像,在鱼的上方,所以叉鱼时要瞄准像的下方,如图所示.
1.对折射现象的理解
(1)特殊情况:当光垂直于界面入射时,光的传播方向不变,但光速变了,因此也属于折射.
入射角为零,折射角为零
(2)光线的偏折方向:光线从折射率小的介质斜射入折射率大的介质,折射光线向法线偏折,反之将偏离法线.
(3)光路可逆性:光由介质射入空气或真空时,折射角θ2大于入射角θ1.根据光路可逆,可认为光由空气或真空以入射角θ2入射,对应的折射角为θ1.
2.对折射定律的理解(1)“同面内”:“折射光线与入射光线、法线在同一平面内”,这句话大体上说明了三线的空间位置.(2)“线两旁”:“折射光线与入射光线分居在法线两侧”,这句话把折射光线的位置又进一步确定,使得折射光线的“自由度”越来越小.
(3)“成正比”:“入射角的正弦值与折射角的正弦值成正比”,即 =n,折射角γ随入射角i的变化而变化,入射角i的正弦值与折射角γ的正弦值之比是定值,当入射光线的位置、方向确定时,折射光线的位置、方向就唯一确定了.
要点笔记光的折射定律是光从一种介质射向另一种介质中时,在传播过程中必然遵循的规律.
例1一条光线以40°的入射角从真空射到平板透明材料上,光的一部分被反射,一部分被折射,折射光线与反射光线的夹角可能是(　　)A.小于40°B.在50°~100°之间C.在100°~140°之间D.大于140°
解析 由 >1得折射角θ2<θ1=40°,由反射定律得θ3=θ1=40°,如图所示,故折射光线与反射光线的夹角φ=180°-θ3-θ2=140°-θ2,所以100°<φ<140°,故选项C正确。
规律方法解决光的折射问题的方法(1)根据题意准确、规范地画出光路图,确定好界面和法线.(2)利用几何关系确定光路图中的边、角关系.(3)利用折射定律n= ,必要时可利用光路可逆原理辅助解题.
变式训练1(2020辽宁抚顺高二期末)如图所示,扇形透明介质AOB的半径为R,圆心角为45°,单色光沿平行OB的方向从C点入射介质,C点到OB的距离
下表是在探究光由真空射入某种透明介质发生折射时得到的实验数据,请在表格的基础上思考以下问题:
(1)随着入射角的增大,折射角怎样变化?(2)当入射角与折射角发生变化时,有没有保持不变的量?
要点提示 (1)折射角增大.
1.关于正弦值当光由真空射入某种介质中时,入射角、折射角以及它们的正弦值是可以改变的,但正弦值之比是一个常数.
2.关于常数n入射角的正弦值跟折射角的正弦值之比是一个常数,但不同介质具有不同的常数,说明常数反映着该介质的光学特性.
反映了介质对光线的偏折能力
3.光的传播速度介质的折射率n跟光在其中的传播速度v有关,即n= ,由于光在真空中的传播速度c大于光在任何介质中的传播速度v,所以任何介质的折射率n都大于1.因此,光从真空斜射入介质时,入射角均大于折射角;而光由介质斜射入真空时,入射角均小于折射角.4.决定因素介质的折射率是反映介质的光学性质的物理量,它的大小由介质本身及光的性质共同决定,不随入射角、折射角的变化而变化.
同种介质中,从红到紫折射率逐渐增大
例2光线以60°的入射角从空气射入玻璃中,折射光线与反射光线恰好垂直.(空气中的光速近似为真空中的光速c=3.0×108 m/s)(1)画出光路图;(2)求玻璃的折射率和光在玻璃中的传播速度大小;(3)当入射角变为45°时,折射角的正弦值是多大?(4)当入射角增大或减小时,玻璃的折射率是否变化?
解析 (1)由题意知入射角θ1=60°,反射角θ'=60°,折射角θ2=180°-60°-90°=30°,光路图如图所示.
(4)折射率不会变化,折射率由介质和入射光线的频率决定,跟入射角的大小无关.
规律方法解决折射率问题的注意点(1)在求折射率的问题上,要分清楚入射角与折射角.光从真空斜射入介质和光从介质斜射入真空不同.(2)所有介质的折射率都大于1.
变式训练2如图所示,一束激光垂直于AC面照射到等边玻璃三棱镜的AB面上.已知AB面的反射光线与折射光线的夹角为90°.光在真空中的传播速度为c.求:(1)玻璃的折射率;(2)激光在玻璃中传播的速度大小.
解析 (1)如图所示,由几何关系知:光在AB界面的入射角θ1=60°,折射角θ2=30°
1.关于折射率,下列说法正确的是(　　)
质中的传播速度v之比D.以上说法都不对
解析 某种介质的折射率只与介质本身有关,与角度无关,选项A错误;介质的折射率都大于1,选项B错误;由n= 可知,选项C正确,D错误.
2.(多选)关于光的折射,下列说法错误的是(　　)A.折射光线一定在法线和入射光线所确定的平面内B.入射光线和法线与折射光线不一定在一个平面内C.入射角总大于折射角D.光线从空气斜射入玻璃时,入射角大于折射角答案 BC解析 根据折射定律,入射光线、折射光线和法线一定在同一平面内,选项B错误;入射角不一定总大于折射角,选项C错误.
3.(2021山东临沂高二期末)如图所示,一个储油桶的底面直径与高均为d.当桶内没有油时,从点A恰能看到桶底边缘的点B.当桶内油的深度等于桶高的一半时,仍沿AB方向看去,恰好看到桶底上的点C,C、B两点相距 ,求:(1)油的折射率;(2)光在油中传播的速度大小.
　甲　　　　　　　 乙
答案 (1)1.58　(2)1.9×103 m/s
解析 (1)因为底面直径与桶高相等,所以∠AON=∠BON'=45°